KR20160060486A - 광변환 기판의 제조공정 및 이를 이용하여 제조되는 광변환기판 - Google Patents

광변환 기판의 제조공정 및 이를 이용하여 제조되는 광변환기판 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예들은 여기광을 변환광으로 변환하는 기판의 제조공정에 대한 것으로, 기판 절단 가공전단계에서 홀 가공패턴의 형성시 어라인 마크를 함께 형성한 후, 사전 어라인의 일치 유무를 판별한 이후 절단 가공을 수행할 수 있도록 하여 광변환기판의 제조공정에서 발생하는 홀가공 패턴의 편차로 인한 불량률을 현저하게 절감하여 공정비용을 절감할 수 있도록 한다.

Description

광변환 기판의 제조공정 및 이를 이용하여 제조되는 광변환기판{Light conversion element and Fabricating method of the same}
본 발명의 실시예들은 여기광을 변환광으로 변환하는 기판의 제조공정에 대한 것이다.
LED 등과 같은 발광소자와 패키지화하여 조명장치를 구현하는 경우, 형광체를 포함하는 기판부재를 발광소자의 발광영역에 대응되도록 가공하여 접착 등의 방법으로 패키징하고, 패키징시 발광소자의 와이어 본딩 부위를 기판부재에 홀을 뚫어 비워두고 있다.
그러나 이러한 형광체를 포함하는 기판부재는 레진 형태의 소재를 형광물질과 혼합하여 형성되어, 원하는 크기와 형상으로 가공하는 경우 큰 전류가 인가되어 발광소자가 구동되는 경우 열변형이 되거나 크랙(crack) 발생하여 신뢰성에 큰 문제가 되고 있다.
열특성을 확보하기 위해 세라믹 소재를 기판 부재로 적용하는 경우 세라믹 재료의 특성상 가공이 어렵고, 특히 발광소자와의 와이어 본딩 부위 등의 정밀패턴을 가공하는 것은 더욱 어려운 문제로 작용하고 있다.
아울러, 세라믹 소재의 대량생산을 위해 절단 가공시 광변환 기판을 추출하는 절단 공정에 어라인 불량으로 인해 제조품의 불량률이 높아져 공정비용의 손실이 증가하고 있다.
본 발명의 실시예는 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 실시예에서는 기판 절단 가공전단계에서 홀 가공패턴의 형성시 어라인 마크를 함께 형성한 후, 사전 어라인의 일치 유무를 판별한 이후 절단 가공을 수행할 수 있도록 하여 광변환기판의 제조공정에서 발생하는 홀가공 패턴의 편차로 인한 불량률을 현저하게 절감하여 공정비용을 절감할 수 있도록 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시예에서는 광변환기판의 베이스기재에 포토리소그래피 공정을 통해 홀가공 예비패턴을 형성하고, 상기 홀가공 예비패턴을 에칭보호막으로 하여 어라인 마크패턴을 포함하는 홀 패턴을 구현하고, 상기 어라인마크패턴을 기준으로 기계가공을 수행하는 광변환 기판의 제조공정을 제공할 수 있도록 한다. 이 경우 상기 기계가공을 수행하기 전에, 상기 베이스 기재 상의 상기 어라인 마크 패턴을 기준으로 정렬판별공정을 더 수행하여 어라인이 틀어지는 기판의 경우 다이싱 가공 등의 공정을 진행하지 않도록 해, 불량품의 발생을 사전에 차단할 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기판 절단 가공전단계에서 홀 가공패턴의 형성시 어라인 마크를 함께 형성한 후, 사전 어라인의 일치 유무를 판별한 이후 절단 가공을 수행할 수 있도록 하여 광변환기판의 제조공정에서 발생하는 홀가공 패턴의 편차로 인한 불량률을 현저하게 절감하여 공정비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 광변환 기판의 제조공정을 도시한 공정도 및 이에 대응되는 실제 이미지 공정도를 도시한 것이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 광변환 기판의 제조공정에서의 홀패턴 및 홀가공패턴의 형성예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공정 중 어라인 마크의 양호 불량을 판별하는 작용상태도를 도시한 것이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광변환기판의 구조와 발광소자를 패키징하는 개념을 도시한 개념도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광변환기판의 요부를 도시한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 광변환기판의 적용 실시예를 도시한 것이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 광변환 기판의 제조공정을 도시한 공정도 및 이에 대응되는 실제 이미지 공정도를 도시한 것이다.
도시된 도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광변환 기판의 제조공정은 광변환기판의 베이스기재에 포토리소그래피 공정을 통해 홀가공 예비패턴을 형성하고, 상기 홀가공 예비패턴을 에칭보호막으로 하여 어라인 마크패턴을 포함하는 홀 패턴을 구현하고, 상기 어라인마크패턴을 기준으로 기계가공을 수행하는 공정을 포함하여 구성될 수 있다.
도 1a를 참조하여 구체적은 공정을 살펴보면, 우선 (a) 광변환기판의 베이스기재(10)에 포토리소그래피 공정을 통해 홀가공 예비패턴(20)을 형성한다. 상기 베이스 기재(10)는 내부에 형광물질을 포함하여 구성될 수 있으며, 다양한 광투과성 소재의 기판이 적용될 수 있으나, 본 발명이 바람직한 실시예에서는 세라믹기판을 적용할 수 있다. 아울러, 상기 홀가공 예비패턴(20)은 포토레지스트를 도포하고, 노광 및 현상 과정을 거쳐 잔류하게 되는 포토레지스트 잔류 패턴으로 형성될 수 있다. 상기 홀가공 예비패턴(20)은 이어지는 공정에서 식각 보호패턴으로 작용할 수 있게 된다.
다음으로, (b)와 같이 상기 홀가공 예비패턴(21)을 에칭보호막으로 하여 어라인 마크패턴을 포함하는 홀 패턴(11)을 구현한다. 상기 홀가공 예비패턴(21)은 도 1b 및 도 2에 도시된 것과 같이 추후 다이싱 공정 등의 기계가공으로 절단될 부분의 위치를 지정하는 어라인마크패턴을 포함하여 구성될 수 있다. 도 2는 상기 홀 패턴(11)의 구조를 도시한 요부 확대 개념도이다.
도 2a를 참조하면, 상기 홀 패턴(11)은 하면(H1)에서 연장되는 측면(H2, H3)과 상기 측면의 말단부에서 곡률을 형성하는 상면(H4)으로 구성되는 홀패턴(H)으l 구조에서, 상기 홀패턴의 하면, 측면, 상면의 경계에서 연장 돌출되는 어라인마크패턴(A1~A4)을 적어도 하나 이상 구비하는 구조로 구현될 수 있다. 즉, 상기 어라인마크패턴은 홀자체의 경계면에서 외부로 돌출되는 구조로 형성되는 추가 홀패턴의 구조를 가진다.
이러한 홀 패턴(11)의 구조는, 도 2b에 도시된 것과 같이, 추후 다이싱 등의 기계가공에 의해 원하는 광변환기판(100A, 100B)을 추출하는 경우, 절단의 어라인 표지가 되는 어라인 마크패턴을 구비하는 것을 특징으로 한다. 즉, 도 2b의 붉은색 박스를 가상의 절단 선으로 가정하는 경우, 미리 형성된 홀패턴 상의 어라인 마크 패턴을 중심으로 홀패턴이 정밀하게 구현되어 있는지를 육안판별한 후, 어라인이 정확한 경우에만 다이싱 등의 공정이 진행될 수 있도록 하여 치수 불량품의 발생을 원천적으로 차단할 수 있도록 한다. 이러한 홀패턴의 어라인 불량은, 상술한 포토리소그라피 공정을 수행하는 경우, 포토레지스트의 도포시 도포 두께의 불균일로 인한 홀가공 예비패턴의 배열이 틀어지게 되는 경우나, DFR을 이용하여 홀가공 예비패턴을 구현하는 경우, 필름 접착이 제대로 이루어지지 않아 주름이 지게 접착되는 경우 등의 문제로 패턴 배열이 틀어지게 되어 빈번하게 발생하는 문제로, 본 발명의 실시예에 따른 어라인 마크 패턴의 구현은 이러한 문제로 발생하는 불량품의 발생을 다이싱 전단계에서 차단할 수 있게 하는 효과가 있게 된다.
즉, 도 3과 같이, 홀패턴(11)을 형성한 이후, 어라인 마크를 통해 절단을 수행할 부분의 라인 정렬을 수행하여 양호인 경우에는 다이싱 공정이 수행될 수 있도록 하나, 불량인 경우에는 다이싱 공정을 수행하지 않게 되는 것이다.
이와 같이 다이싱 공정이 이루어진 이후의 광변환 기판(100)의 구조는 도 4의 도시된 것과 같은 형상으로 구현될 수 있다. 이 경우 도시된 구조의 광변환 기판은 테두리 부분에 습식에칭으로 인한 경사를 구비하는 구조로 구현될 수 있다. 즉, 본 발명에 실시예에 따른 광변환기판(100)은, 제1경사를 형성하는 제1측면부(110) 및 상기 광변환기판의 일영역에 상기 제1경사와는 상이한 제2경사를 구비하는 제2측면부(120)를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 광변환기판의 측면부는 일정한 경사(taper) 진 형태의 표면을 구비하는 구조로 구현될 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 광변환기판은 내부에 형광물질을 포함하여 구성될 수 있으며, 다양한 광투과성 소재의 기판이 적용될 수 있으나, 본 발명이 바람직한 실시예에서는 세라믹기판을 적용할 수 있다.
또한, 상기 광변환기판에 포함되는 형광물질은 아울러, 외부의 발광유닛(200), 이를테면 다양한 발광유닛의 여기광을 형광물질을 매개로 변환광으로 변환시킬 수 이도록 하는 인형광물질을 포함하여 구성될 수 있다. 구체적으로는, 황색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체 중 적어도 하나 이상을 포함한다. 상기 황색 형광체는 청색광(430nm ~ 480nm)에 응답하여 540nm부터 585nm 범위에서 주 파장을 갖는 광을 방출한다. 상기 녹색형광체는 청색광(430nm ~ 480nm)에 응답하여 510nm부터 535nm 범위에서 주 파장을 갖는 광을 방출한다. 상기 적색 형광체는 청색광(430nm ~ 480nm)에 응답하여 600nm부터 650nm 범위에서 주 파장을 갖는 광을 방출한다. 상기 황색 형광체는 실리케이트계 또는 야그계의 형광체일 수 있고, 상기 녹색 형광체는 실리케이트계, 나이트라이드계 또는 설파이드계 형광체일 수 있고, 상기 적색 형광체는 나이트라이드계 또는 설파이드계 형광체일 수 있다.
또한, 광변환기판(100)과 발광유닛(200)은 접착부재(J)를 매개로 접착되는 구조로 실장될 수 있으며, 도 5에 도시된 것과 같이, 발광유닛(200)은 PCB기판(S) 상에 실장되어 패키징될 수 있다.
도 6은 도 4에서 도시한 광변환기판의 평면도를 도시한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 광변환기판(100)은 도시된 것과 같이, 제1경사를 형성하는 제1측면부(110) 및 상기 광변환기판의 일영역에 상기 제1경사와는 상이한 제2경사를 구비하는 제2측면부(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우, 제1경사 및 제2경사는 도 3에 도시된 측면의 단면도와 같이, (a) 제1측면(110)의 경우, 제2측면의 표면이 형성하는 가상의 수평면과 제2측면의 하부 말단점(a1)에서 수직 상부 방향으로의 가상의 수직선분(Y)이 형성하는 각도(θ1)로 정의하며, 본 발명의 실시예에서는 상기 각도(θ1)가 30도 이하로 형성되는 것이 바람직하다. 30도를 초과하는 경우에는 도 4에서 도시된 발광패키지를 구현하는 경우에, 측면의 테두리 부분과 중심부 부분의 광변환기판의 두께가 상이하게 형성되는 정도가 커져서 테두리부분과 중심부분 사이에 색분포 차이가 발생하게 되어 균일한 색분포를 구현할 수 없게 된다.
또한, 제2측면(120)의 경우 , 도 4에서 도시된 하부의 발광소자와 와이어 본딩이 될 본딩홀영역의 역할을 병행하게 되는바, 실질적인 광출사 영역으로 구현되지 않는바, 상술한 경사도가 30도를 초과하여도 광균일도 측면의 손실은 크지 않게 된다. 따라서, 제2측면과 제1측면을 가공하는 방법을 다르게 적용할 수 있게 되며, 세라믹 기판과 같이 가공이 어려운 기판에서 효율적인 절단 및 가공을 구현할 수 있게 된다.
도 7의 (b)에 도시된 것은 도 6에서의 제2측면(120)의 측 단면 개념도를 도시한 것으로, 이 경우 제2측면(120)이 형성하는 제1경사는 표면이 곡률을 가지는 경사면을 고려할때, 제2경사는 곡률을 가지는 제2측면부의 상부 말단(b1)과 하부말단(b2)의 연장선(Y2)과 하부말단(b2)의 수직방향 선분(Y1)이 형성하는 경사(θ2)로 정의할 수 있다. 상기 제2경사(θ2)는 상기 제1경사보다 크게 형성될 수 있으며, 30도 이상의 경사를 가질 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에서 상기 제2측면(120)은 표면이 곡률을 가지는 구조로 구현될 수 있으며, 도 2의 상부평면도를 참조하면, 상기 광변환기판의 에지부에 상기 광변환기판의 중심부 방향으로 만입되는 구조로 구현될 수 있다. 이러한 만입구조는 도시된 구조에서는 광변환기판의 양쪽 에지부에 2개가 구현되는 구조로 형성하였으나, 이는 일 예시이며, 1개 또는 다수 개로 구현될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 적용되는 광변환기판의 경우 세라믹 기판을 적용하여 고온고습동작에 견딜 수 있는 특성을 구현하고자 하는바, 세라믹 기판이 취성(brittleness , 脆性)을 가져 가공시 쉽게 깨지는 특성을 감안하여 정밀한 절단 가공이 가능하게 하기 위하여 전체적으로 균일한 두께를 가지는 기판으로 가공할 수 있도록 할 필요가 있다. 즉, 취성을 갖는 세라믹 재료의 특성 상 절단 가공을 하기가 쉽지 않고 특히 Wire Bonding과 같은 정밀한 패턴을 바탕으로 절단을 해야하는 데는 많은 어려움이 발생하게 된다.
이를 위해 레이저 가공을 하는 경우에는 세라믹 기판의 내부의 형광물질이 레이저를 흡수하여 연소(burning)되어 절단면이 검게 그을리게 되며, 절단면 주변으로 형광체가 열화되어 광특성도가 저하되는 문제가 발생하게 된다.
또한, 패키지 실장을 위해 세라믹 형광체 플레이트를 화학적 에칭이나 샌드플라스트와 같은 가공을 통해 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 기판을 가공하는 경우, 경사부가 형성되는 에지부 부분의 두께가 균일하지 않아, 세라믹 형광체 플레이트의 에지부와 중심부간의 색 분포 차이가 발생하게 되며, 실장시에 세라믹 형광체 플레이트의 에지부와 중심부간에 소요되는 접착제의 양이 달라지게 되는바, 규어링(curing) 과정에서 휨(curl) 불량이나 기판 자체가 틀어지게 되는 불량이 발생할 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 형광체 플레이트의 경우, 경사각(Taper)의 각도를 최소화 시켜서 전체적으로 균일한 플레이트 두께를 유지하면서 절단 할 필요가 있으며, 또한 형광체가 열손상(Damage)을 입는 것을 최소화 하는 방법으로 절단을 진행할 필요가 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 광변환기판의 제조공정에서는, 도 1a 및 도 1b와 같은 공정을 통해 테두리 부분에 경사각을 최소화하고 광균일도를 확보할 수 있는 구조로 광변환기판을 구현할 수 있도록 하며, 동시에 홀 가공패턴을 형성함에 있어서 어라인 마크를 구현할 수 있도록 해, 공정 효율성을 극대화할 수 있게 된다.
구체적으로는, 와이어 본딩 등의 정밀한 패턴 가공을 위하여, 본 발명의 실시예에서는, 도 1a에서 상술한 홀 가공패턴을 형성하기 위해 에칭공정을 통해 본 발명의 실시예에 따른 세라믹기판의 제2경사를 형성하고, 이후 다이싱을 진행하면서 제1경사를 형성하도록 할 수 있다. 특히, 상기 에칭공정의 경우, 습식 에칭공정을 이용하는 것이 바람직하며, 이 경우 습식에칭의 경우 등방성식각공정이 수행되는바, 에칭시간의 경과에 따라 노출부가 상대적으로 많은 영역의 에칭량이 더욱 크게 되며, 이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 기판의 하부보다 상부에 노출된 영역이 상대적으로 크게 되어 에칭이 많이 수행되게 되며, 이에 따라 도 6에서 상술한 구조의 제2경사를 구현할 수 있게 된다. 이후 다이싱 공정을 통해 제1경사를 구현하게 된다.
따라서, 본 발명의 실시형태에 따른 광변환기판은 어라인 마크 패턴을 구비하는 홀 패턴을 통해 공정 중에 불량발생을 현저하게 제거할 수 있으며, 또한, 홀가공 패턴을 구현하는 제조공정을 레이저 가공이 아닌 습식에칭으로 구현하는 경우 측면부에 열화를 최소화하면서도 광효율을 높일 수 있도록 기계적 가공이 적용될 수 있는 구조로 제조할 수 있도록 하며, 이로 인해 측면부의 테이퍼(경사)가 와이어 본딩이 이루어지는 영역과는 상이하게 형성되는 특유의 구조를 구현하여 광특성이 좋은 광변환기판을 구현하며, 발광소자와 결합하여 패키지화할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 제조공정에서 제조된 광변환기판은 발광소자와 결합하여 패키지화하는 조명장치로 구현될 수 있다.
특히, 본 발명의 실시형태에 따른 광변환기판은 도 7의 구조와 같은 발광패키지를 고려할 때, 세라믹 기판에 형광물질을 포함하는 구조의 광변환기판으로 구현하며, 테두리부에 열화가 생기지 않으며 광균일도를 높일 수 있다. 나아가. 도 9에 도시된 것과 같이, 광변환기판(100) 자체의 일면에 광선택부재(300)을 형성하여 발광소자(200)에서 출사되는 여기광을 광변환기판(100)에서 변환광으로 변환할 수 있도록 함과 동시에, 광선택부재에서 상술한 변환광의 일부를 일정한 방향으로 반사시켜 광효율을 더욱 높일 수 있도록 패키지화할 수 있다.
구체적으로는, 도 8에 도시된 도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광변환기판(100)은 상기 광변환기판(200)에 인접하여 배치되어 상기 광변환기판으로 유입되는 일부 파장의 빛(A)은 투과시키고, 광변환기판(100)에서 변환되는 변환광의 일부(B1, b2)는 반사시키는 광선택부재(300)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상술한 것과 같이, 광변환기판(100)은 기본적으로 형광물질(형광체)를 포함하는 광변환부재의 내부에 금속산화물을 포함하는 구조를 가지게 되어 그 자체로 광의 산란을 증가시켜 광효율을 높일 수 있다.
여기에 특히 특정방향에 광선택부재(300)을 추가로 형성하는 경우, 일방향에서 진입하는 빛을 투과시켜 상기 광변환기판(100)으로 유입하여 그 내부의 형광물질과 금속산화물을 매개로 산란과 변환을 구현할 수 있도록 하며, 사방으로 방출되는 광 중 광입사 방향쪽으로 누실되는 빛을 재반사시켜 한쪽 방향으로 빛을 집중시킬 수 있도록 할 수 있다.
상기 광변환기판(00)은 일정한 상기 발광유닛(200)에서 출사하는 여기광의 광경로상에 배치되며, 여기광을 흡수, 여기, 방출하여 변환시켜 변환광(B)을 형성하는 기능을 수행할 수 있도록 한다. 이를 위해, 상기 광변환기판(100)은 인형광(lumiphor) 물질을 포함하여 구성될 수 있으며, 내부에 금속산화물을 더 포함하여 광의 산란율을 증가시킬 수 있도록 한다. 상기 발광유닛(100)은 광을 출사하는 광소자를 포함하여 구성되며, 다양한 광원을 포괄하는 개념이며, 일예로 고체발광소자가 적용될 수 있다. 상기 고체발광소자는 LED, OLED, LD(laser diode), Laser, VCSEL 중 선택되는 어느 하나가 적용될 수 있다.
일예로, 상기 광변환기판(100)은 도시된 것과 같이, 플레이트 형태로 형성되며, 상기 발광유닛(200)에서 여기되는 광이 도달할 수 있는 이격되는 위치에 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 광변환기판(100)과 상기 발광유닛(100) 사이의 사이에는 공간부가 형성될 수 있다. 상기 광변환기판(100)은 상기 발광유닛(200)에서 생성된 얇은 스펙트럼 폭으로 발광하는 저파장의 여기광을 백색광으로 변환하여 변환광(B)을 형성하는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 상기 광변환기판(100)에서 변환된 변환광(B)은 도 89 도시된 것과 같이, 광변환기판(100)의 중심점을 기준으로 사방으로 발산될 수 있다. 이때, 사방으로 발산되는 변환광(B)은 후술하는 광선택부재(300)에 의해 반사되어 특정 방향으로 광경로를 제어할 수 있게 된다.
특히, 상기 광선택부재(300)는 상기 발광유닛(200)과 이격되며, 상기 광변환기파(100)과 광선택부재(300)가 직접 밀착하는 구조로 형성될 수 있으며, 이격되어 배치되는 구조로 형성될 수도 있다. 어느 경우이든 상기 광선택부재(300)는 상기 광변환기판(100)로 입사되어 변환되는 변환광(B) 사방으로 방출되는 경우, 반사를 통해 일정한 방향으로 광의 방향을 제어할 수 있도록 한다.
도 8에 도시된 구조를 예로 들면, 상기 광선택부재(300)는 상기 광변환기판(100)의 표면 전체에 밀착되는 구조로 형성되거나, 광변환기판의 표면 일부에 형성되는 구조로 구현될 수 있다. 나아가, 광선택부재(300)는, 상기 광변환기판(200)의 일면에 인접하여 형성되며, 특히 서로 다른 굴절율을 가지는 물질층이 2 이상 적층되는 구조(310, 320)로 형성될 수 있다. 즉, 적층되는 물질의 굴절율이 다층구조로 적층되도록 구현할 수 있다. 이 경우 적층구조는 박막구조의 적층만을 예시로 하였으나, 박막과 주기적인 격자 형태의 박막층, 또는 일정한 패턴구조를 가지는 박막층의 적층구조로 구현될 수도 있다. 이러한 적층구조는 상기 광변환기판(100)에서 변환되는 변환광의 반사율을 더욱 높일 수 있도록 하는 한편, 광투과율의 조절을 용이하게 하여 효율적인 광강도를 구현할 수 있도록 할 수 있다.
도 8에서 도시된 구조는 광변환기판(100)의 표면, 즉 발광유닛(200)에 대향하는 면의 표면에 2층의 박막구조물을 적층하는 예를 제시한 것으로, 이 경우 상기 광선택부재(300)는 제1굴절율을 가지는 제1물질층(310)과 제2굴절율을 가지는 제2물질층(320)의 적층구조로 구현될 수 있다. 특히, 상기 제1물질층(310)과 제2물질층(320)의 굴절율은 상호 상이하며, 특히 굴절율의 차이가 0.1 이상 나도록 형성될 수 있다. 굴절율의 차이가 0.1 미만으로 형성되는 경우에는 적층구조로 반사율이 떨어지게 되며, 투과율의 제어가 어렵게 되며, 적층구조의 특수성을 구현하기 어렵기 때문이다.
또한, 도 8에 도시된 것을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에서는 2층 구조의 굴절율이 상이한 물질이 다층으로 구현되는 구조로 다양하게 적층이 가능하지만, 바람직하게는 굴절율의 차이가 0.1 이상 나는 제1물질층(310)과 제2물질층(320)이 상호 교번하여 적층되는 구조로 구현되는 것이 반사율을 높일 수 있으며, 광 컨트롤 면에서 매우 유리하게 된다. 즉, 다층구조로 형성하는 광선택부재(300)는 상기 광변환기판(100)으로 진입하는 여기광(A)의 중심파장(I_max)의 투과율을 70% 이상으로 상승할 수 있도록 할 수 있으며, 동시에 광선택부(300)의 내부에서 파장 변환된 변환광(B)의 반사율을 변환광 주파장의 60% 이상으로 높일 수 있게 된다.
이를 위한 구현예로써, 본 발명의 일 실시예에서는 적층의 수를 상술한 제1물질층(310)과 제2물질층(320)의 교번 적층시 5층 이상으로 구현할 수 있으며, 장비의 박형화를 위해서는 5층 이상 30층 이하로 구현할 수 있다. 이를 위해, 상기 광선택부재(300)는 [(L/2)H(L/2)]S의 형태로 박막을 생성하여 제작할 수 있으며, TiO2, SiO2 등의 반사율과 투과율이 좋은 재질로 형성될 수 있다. 적층의 방법은 스퍼터링이나 증착, 디핑(dipping), 스프레이(spray) 코팅 등의 공정을 통해 구현할 수 있다.
또한, 상술한 광선택부재(300)은 광변환기판(100)의 표면에 직접 적층되는 구조외에도, 독립적인 구조물의 기판을 광변환기판(100)에 광투과성 접착부재로 접착시키고, 상기 기판에 별도의 박막구조물을 스퍼터링이나 증착, 디핑(dipping), 스프레이(spray) 코팅 등의 공정을 통해 구현할 수도 있다. 이러한 기판은 광투과성 기판이면 어느 것이나 적용이 가능하며, 접착부재 역시 투명 고분자 시트로서, PMMA, A-PET, PETG, PC 중 어느 하나로 형성될수 있으며, 투광성능이 좋은 재질이라면 어떠한 것이든 사용할 수 있다.
또한, 상술한 본 발명의 실시예에 따른 광변환기판(100)을 구현함에 있어서, 광변환기판의 내부에 금속산화물을 더 포함하여 구현할 수도 있다. 특히, 상기 금속산화물)은 전체 광변환기판의 총 종량%를 고려할 때 0.1~10중량%를 포함하도록 할 수 있다. 이러한 상기 금속산화물은 입사하는 광을 내부에서 산란하는 산란광으로 구현하고, 산란광이 형광체를 매개로 다양한 광으로 변환되는 변환광되도록 할 수 있으며, 이를 통해 광변환기판의 헤이즈를 높이고 이를 통해 광효율을 증가시키며, 강한 광을 출사하는 발광유닛에서 초래되는 블루스팟(Blue spot) 등의 현상을 제거할 수 있도록 한다. 또한, 빛의 산란효과는 빛을 고르게 분포시키는 작용을 병행할 수 있게 된다. 아울러, 광변환기판에 포함되는 금속산화물의 비율이 0.1중량% 미만으로 포함되는 경우에는 헤이즈의 증가의 효과를 보기 어려우며, 10중량%를 초과하여 포함되는 경우에는 일반적인 글라스플릿 소성체인 유리기판 보다 광효율이 더 낮은 결과를 초래하게 된다. 이는 투과율이 너무 감소하기 때문이다.
이러한 광변환기판의 구현예로는, 일예로 글라스프릿(Glass frit)으로 구성되는 소성체를 마련하되, 내부에 형광체를 포함하는 광변환부재를 기판형태로 구현하되, 내부에 Al2O3, TiO2, ZnO 중 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 포함시켜 구현할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 광변환기판(200) 및 광선택부재(300)을 구비한 발광패키지가 차량용 헤드램프에 적용된 구조의 개념도를 도시한 것이다.
발광유닛(100)에서 출사한 광이 광변환기판(100)에서 변환되어 일부의 변환광이 리플렉터(500)으로 진행하며, 발광유닛쪽으로 변환되어 진행하던 변환광의 일부는 광선택부재(300)에 의해 반사되어 다시 리플렉터(500)로 회귀하여 출사(X)되는바, 광의 집중도를 향상시키며 광변환효율을 높일 수 있는 헤드램프로 구현될 수 있게 된다. 또한, 박막화한 광선택부의 구성은 하우징(Y)등의 구조물에 국부적인 설치만으로 구현이 가능한바, 전체적인 램프 하우징의 크기가 줄어들 수 있게 된다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 베이스 기재
11, H: 홀패턴
21: 홀가공 예비패턴
100: 광변환기판

Claims (5)

  1. 광변환 기판의 제조공정에 있어서,
    광변환기판의 베이스기재에 포토리소그래피 공정을 통해 홀가공 예비패턴을 형성하고,
    상기 홀가공 예비패턴을 에칭보호막으로 하여 어라인 마크패턴을 포함하는 홀 패턴을 구현하고,
    상기 어라인마크패턴을 기준으로 기계가공을 수행하는 것을 포함하는,
    광변환 기판의 제조공정.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 어라인 마크패턴을 포함하는 홀 패턴을 구현하는 것은,
    하면에서 연장되는 측면과 상기 측면의 말단부에서 곡률을 형성하는 상면으로 구성되는 홀패턴을 구현하고,
    상기 홀패턴의 하면, 측면, 상면의 경계에서 연장 돌출되는 어라인마크패턴을 가공하는 공정인,
    광변환 기판의 제조공정.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 어라인 마크패턴을 포함하는 홀 패턴을 구현하는 것은,
    습식에칭 또는 샌드블라스트 공정을 적용하는,
    광변환 기판의 제조공정.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 기계가공을 수행하기 전에,
    상기 베이스 기재 상의 상기 어라인 마크 패턴을 기준으로 정렬판별공정을 더 수행하는,
    광변환 기판의 제조공정.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항의 제조공정에 의해 제조되며,
    곡률을 형성하는 홀패턴의 상면에 대응되는 부분과 측면부에 경사를 구비하는 구조의 광변환 기판.
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